3月30日,据报道,我国在西昌卫星发射中心于30日1时56分用长征三号乙运载火箭(及远征一号上面级),以“一箭双星”方式成功发射第30、31颗北斗导航卫星。这两颗卫星属于中圆地球轨道卫星,是我国北斗三号全球卫星定位系统第7、8颗组网卫星,据悉,今年我国北斗导航卫星定位系统发展将掀起新一轮高潮,按照规划到2018年年底,北斗导航卫星系统将为亚洲、欧洲和非洲国家提供卫星定位任务,但实际上,除去发展卫星定位导航之外,中国还在发展新一代非卫星定位导航设备,以应对可能的电磁脉冲弹打击,据我国媒体报道,航天科工集团203所研制出小型便携式CPT原子钟,体积约半个烟盒大小,功耗约1瓦,守时精度可达每天1微秒,这标志着我国导航定位系统又有了重大突破。
军事专家告诉记者,所谓原子钟,也叫原子频标,是提供高精度时间频率信号的设备,在民用通信、电子仪器、导航定位、守时授时等领域都起着十分重要的作用。根据基本的卫星导航定位原理,卫星上的原子钟精度越高,导航的精度也越高。因此,人们不断升级卫星上的原子钟,例如我国的北斗导航卫星上就由原来的铷原子钟升级为氢原子钟,卫星定位精度从之前的10米大幅增加至1至2米。目前,卫星导航定位系统已成为军民各领域里不可或缺的组成部分。但传统的星载原子钟由于体积较大,功率较高,稳定工作温度要求严格,在一定程度上限制了其在交通管理、精密仪器、卫星导航、通信探测等领域的发展。1976年Alzetta等人在多模激光与钠原子超精细能级作用的实验中首次观测到CPT现象,后来科学家发现,可以利用此原理制造微型化低功耗原子钟,而守时精度大大优于晶振。
据新闻介绍,“CPT原子钟是目前国内唯一可实现小型化的原子钟,可实现电池供电长期工作。便携式原子钟在自主导航、装备测控和水下导航等领域具有广阔的应用前景,对国防建设具有重要意义。在卫星导航信号拒止的情况下,便携式CPT原子钟可确保用时终端在一定的时间内,仍具有精确导航、定位和授时功能”。由于便携式CPT原子钟守时精度可达每天1微秒,根据定位原理,理论上带有便携式CPT原子钟的设备定位精度可达1毫米到10厘米, 自主空中加油,无人驾驶战车都可以仅仅通过卫星定位系统来实现。如果核潜艇装备便携式CPT原子钟,不仅发射导弹的精度大大提高,而且上浮修正定位误差的间隔也大大延长。如果远程导弹携带CPT原子钟的话,其散布误差可由纯惯导的300米级提高到10米级。
卫星导航终端一般采用晶振作为频标,由于精度不足,因此必须须同时使用三到四个以上的卫星的信号来确定它的位置,但一个带有CPT原子钟的导航终端,理论上可做到仅接收到一颗卫星的导航信号就可以确认位置,大大提高了定位速度。 目前,卫星微弱的导航信号极易受到高效干扰器的干扰,尤其在未来战争中,这一情况将变得更为普遍,也就是所谓的“卫星导航信号拒止”。 带有CPT原子钟的接收机可以隔离掉干扰机的干扰噪声,从而得到真实信号。据悉,我方还可以在战时利用快舟系列运载火箭快速发射多颗载有CPT原子钟的微小导航卫星,组成一个战时区域增强定位系统,使对方无法干扰。
当导航卫星都无法使用时,可以设置地面导航站,向用户导航终端发送导航信号,又称伪卫星导航系统,其基本测量原理与卫星导航系统相同。据有布站快速灵活、建设周期短、抗干扰能力强,成本低等优点。CPT原子钟的出现更是大大强化了这些优点。据资料介绍,在极端情况下,由多台带有CPT原子钟导航终端就可以组成一个短期不依赖卫星网络的导航系统。